[发明专利]一种液体火箭发动机推力室身部高温钎焊防变形转轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温钎焊防变形转轴，可用于航空、航天领域中类锥形复杂夹层结构件的高温钎焊。

背景技术

液体火箭发动机推力室身部主要采用钎焊波纹板结构。其燃烧室和喷管前段为波纹板夹层结构，采用整体炉中钎焊的方式。这种钎焊结构方式具有工艺过程简单的特点，但由于钎焊身部的结构相对比较复杂，各截面尺寸变化大，主要表现为产品钎焊后局部变形问题。现有技术中，发动机推力室身部高温钎焊转轴大端支撑环与水冷轴之间为钢-钢摩擦副，在产品焊接过程中摩擦力比较大从而导致产品轴向伸缩不畅，产品在焊接过程中轴向受压，常温后恢复状态不能满足使用要求。另外，发动机推力室身部高温钎焊转轴与推力室身部小端固定连接，推力室身部在受热状态下由小端向大端膨胀滑动，膨胀阻力较大端固定增加很多，因此推力室身部高温钎焊转轴的使用使发动机推力室身部的焊接合格率相对较低。因此需采用适合的工艺设备以降低产品钎焊局部变形，即采用发动机推力室身部高温钎焊防变形转轴。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种液体火箭发动机推力室身部高温钎焊防变形转轴，能够改善发动机推力室身部高温钎焊转轴所钎焊产品的受力状况，具有结构简单、便于安装、所焊接产品性能可靠和通用性强等优点，可广泛应用于类锥形复杂夹层结构件的钎焊和热处理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液体火箭发动机推力室身部高温钎焊防变形转轴，包括水冷轴、石墨-金属摩擦副和大支撑环。

所述的水冷轴包括由内至外依次嵌套的内轴、隔热层和伸长套，所述的内轴为中空柱体，用于循环冷却水；所述的隔热层由碳纤维毡材料构成；隔热层包裹内轴，伸长套在温度变化时能够轴向自由伸缩；所述的石墨-金属摩擦副包括金属环和石墨环，所述的石墨环同轴连接在金属环内，石墨环内侧与内轴一端间隙配合连接，金属环外侧与推力室身部小端固接；推力室身部大端通过大支撑环刚性连接内轴的另一端；伸长套的一端插接在大支撑环芯轴处，另一端固接石墨-金属摩擦副的金属环。

所述水冷轴的内轴为三层金属圆筒同轴嵌套形成夹层结构，三层金属圆筒之间通过支撑块分隔支撑。

所述的石墨环等分为六瓣，通过安装螺钉和金属环内侧连接，安装螺钉帽表面不与内轴接触。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用大支撑环与水冷轴的刚性固定，膨胀阻力将按产品大端和小端的比重减小，较之前小支撑环固定的结构抗变形能力增强很多。

(2)本发明中水冷轴伸长套的伸缩补偿设计使包裹内轴的伸长套在高温状态下受热向一端自由伸长，伸长套包裹的隔热层及循环水作用的保护使内轴受温度变化影响很小，而钎焊产品在高温作用下推动石墨-金属摩擦副向伸缩补偿端的相反方向滑动，由于伸长套和石墨-金属摩擦副的间隙配合及石墨金属之间很小的摩擦系数，两个相反方向的滑动互不影响，即高温下主轴整体长度基本无变化；当产品逐渐冷却过程中伸长套及石墨金属摩擦副各自向相反方向收缩，使得所钎焊产品受温度影响所产生的自由变形恢复原状。

(3)本发明中突破了长期以来产品由小端向大端膨胀滑动的固有模式，石墨-金属摩擦副受力状态较好，是钎焊身部钎焊工艺的一次创新。

(4)本发明所采用的产品装夹方式大大降低了钎焊过程中产品内部受弯程度，同时具有结构简单、便于安装、所焊接产品性能可靠及通用性强等优点，可广泛应用于类锥形复杂夹层结构件的高温钎焊及热处理等过程。

附图说明

图1为发动机推力室高温钎焊防变形转轴结构图；

图2为石墨-金属摩擦副示意图；

图3为插接连接伸缩补偿端放大图；

图4为大支撑环伸长套插接连接结构图；

图5为大支撑环示意图；

图中，1-水冷轴，2-石墨-金属摩擦副，3-伸缩补偿端，4-大支撑环。

具体实施方式

本发明提供一种液体火箭发动机推力室身部高温钎焊防变形转轴，包括水冷轴、石墨-金属摩擦副、伸缩补偿端、和大支撑环。